Шкала твердости Мооса

Минерал	Твердость
Тальк	1
Гипс	2
Кальцит	3
Флюорит	4
Апатит	5
Ортоклаз	6
Кварц	7
Топаз	8
Корунд	9
Алмаз	10

Тест на твердость удобен и прост, но в большинстве случаев не применим, поскольку может вызвать повреждение ограненного камня.

Плотность – одна из основных физических характеристик ювелирного камня, она определяется его массой в единице объема и связана с химическим составом и плотностью упаковки атомов или молекул в структуре минерала. Для большинства ювелирных камней плотность лежит в пределах от 1 до 8 г/см³. Наименьшей плотностью обладает янтарь (1,05-1,30), наибольшей – минерал танталит (до 8,20).

Часто достаточно определить приблизительную плотность образца, чтобы различить два сходных по внешнему виду камня, такие, как, например, желтый кварц и топаз, хризоберилловый и кварцевый кошачий глаз и т.д. В этих случаях можно очень быстро определить приблизительную плотность, применяя тяжелые жидкости.

Для определения плотности могут использоваться различные методы: метод тяжелых жидкостей, измерение с помощью пикнометра, метод гидростатического взвешивания и метод эмпирических формул для ограненных камней.

Метод тяжелых жидкостей основан на использовании закона Архимеда. Если на дно длинной трубки залить тяжелую жидкость, а поверх нее аккуратно налить более легкую, а затем еще более легкую, то в результате диффузии в трубке возникнет столб жидкости с градиентом плотности, направленным снизу вверх. Минерал, помещенный в такую градиентную трубку, будет тонуть до тех пор, пока не достигнет слоев жидкости с плотностью, равной плотности минерала. Обычно перед началом испытания, градиентная трубка калибруется при помощи известных образцов. При кажущейся простоте метод применяется достаточно редко, поскольку прозрачные жидкости с высокими плотностями, как правило высокотоксичны. Обычно его применяют только для определения плотности очень мелких камней, когда точность других методик неудовлетворительна. Он рекомендуется при работе с большими партиями мелких бриллиантов, но в этом случае, метод имеет особенности. Камни погружаются в тяжелую жидкость, с плотностью чуть больше плотности алмаза (например 3,7 г/см³) и размешивают. Тогда большинство имитаций опустится на дно, поскольку имеют более высокую плотность, а бриллианты и более легкие имитации останутся на поверхности. Оставшиеся на поверхности камни вынимают, промывают в спирте и высушивают. После полного высушивания их погружают в жидкость с плотностью, чуть ниже, чем у алмаза (например, 3,3 г/см³) и аккуратно перемешивают. Бриллианты опустятся на дно, а имитации, имеющие меньшую плотность, останутся на поверхности. Однако, необходимо проверить собранные с поверхности «имитации» другими методами, поскольку среди них могут попасться бриллианты, оставшиеся на поверхности из-за эффекта поверхностного натяжения.

Янтарь можно отличить от его имитаций из пластмасс с помощью жидкости, которая едва ли может считаться «тяжелой». 10 чайных ложек столовой соли на стакан воды позволит получить раствор, достаточно плотный, чтобы в нем плавал янтарь. Так как плотность различных пластмасс, применяемых для его имитации, заметно выше, они будут тонуть в этом растворе.

Все остальные методы основаны на вычислении средней плотности через определение массы и объема камня. В этом случае масса определяется взвешиванием на весах с точностью до 0,001 г. Объем – косвенным образом, либо с помощью пикнометра, либо гидростатистическим взвешиванием.

Для крупных камней наиболее часто встречающихся огранок имеются эмпирические формулы для определения объема. Например, для вычисления объема вставки круглой огранки применяется формула: V=0,0018 D² х H.

Для измерения линейных размеров может применяться штангенциркуль с цифровым отсчетным устройством или же цифровой измеритель «Лэверидж».

На измерении теплопроводности минерала основаны большинство известных Gemmy Detector’ов. Минералы обладают различной теплопроводностью, самая высокая – у алмаза, на этом и основан принцип действия детектора бриллиантов, позволяющий отличить алмаз от всех других минералов.

Подобный прибор можно использовать для первичной экспресс-диагностики ограненного бриллианта, весом более 0,01карат. Для идентификации необходимо прижать наконечник зонда (в вертикальном положении) к грани образца на 1 – 2 секунды, результат высвечивается на шкале. При таком испытании необходимо следить за тем, чтобы камень имел комнатную температуру, поскольку холодный минерал может показать более высокую теплопроводность, чем он же при комнатной температуре. Кроме того, необходимо периодически проверять прибор, используя для этого контрольные алмазы и имитаторы.